题目内容

如图所示,固定在水平桌面上平行光滑金属导轨cdeg之间的距离为Ld、e两点接一个阻值为R的定值电阻,整个装置处于方向竖直向下的匀强磁场中(磁场范围足够大)。有一垂直放在导轨上的金属杆ab,其质量为m、电阻值为r0在平行导轨的水平拉力F的作用下做初速度为零的匀加速直线运动,F随时间t变化规律为F=F0+kt,其中F0k为已知的常量,经过t0时间撤去拉力F.轨道的电阻不计。求

   

(1)t0时金属杆速度的大小v0

 (2)磁感应强度的大小B

 (3)t0之后金属杆ab运动速度大小v随位移大小x变化满足:,试求撤去拉力F到金属杆静止时通过电阻R的电荷量q

 

【答案】

(1)(2)  (3)

【解析】(1)金属杆的加速度大小为时刻速度大小为,电流为,则

  ①(2分)

           ②(2分)

              ③(1分)

由①②③得    ④(1分)

由于是恒量,所以必须     ⑤(1分)

          ⑥(2分)

    ⑦(2分)

(2)由⑤得        ⑧(2分) 

把⑥代入得   ⑨(2分)

(3)金属杆从撤去拉力F到静止时通过的距离满足

   得 ⑩ (1分)

通过电阻的电荷量    11   (1分)

其中              12    (1分)

由⑩1112式得        13(1分)

将⑦⑨代入得  14     (1分)

 

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